无机化工.ppt

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1、化工导论化工导论An Introduction to Chemical Engineering 第第3 3章章 无机化工无机化工 无无机机化化学学工工业业是是相相对对于于有有机机化化学学工工业业而而言言的的庞庞大大工工业业部部门门，它它是是发发展展最最早早的的化化工工部部门门，在在推推动动化化工工技技术术的的发发展展上上作作出出过过重重要要的的贡贡献献。例例如如在在过过去去，曾曾以以硫硫酸酸产产量量的的多多少少为为标标志志，来来衡衡量量一一个个国国家家化化学学工工业业的的发发达达程程度度，但但现现在在已已让让位位给给乙乙烯烯了。了。第第3 3章章 无机化工无机化工3.1 3.1 无机化工的特点

2、无机化工的特点3.2 3.2 无机化工原料无机化工原料3.3 3.3 无机化工产品无机化工产品3.4 3.4 典型无机产品的生产工艺典型无机产品的生产工艺3.5 3.5 无机化工的发展无机化工的发展第第3 3章章 无机化工无机化工3.13.1无机化工的特点无机化工的特点无机化工发展历史长，对人类生存和科技发展具无机化工发展历史长，对人类生存和科技发展具有积极的推动作用和影响。有积极的推动作用和影响。无无机机化化工工产产品品是是重重要要的的基基本本化化工工原原料料，产产量量大大，通用性强。通用性强。与与有有机机化化工工产产品品相相比比，品品种种相相对对较较少少，生生产产过过程程相对简单。相对简单

3、。新新型型无无机机化化工工产产品品不不断断出出现现，有有些些是是高高科科技技产产品品，如锂离子电池材料等。如锂离子电池材料等。3.23.2无机化工原料无机化工原料 无无机机化化学学工工业业的的原原料料来来源源很很广广，大大致致可可分分五五大大类类：空空气气、水水、化化学学矿矿物物、化化石石燃燃料料（煤煤、石石油油、天然气等）及生物质资源。天然气等）及生物质资源。酸、碱（三酸、两碱）酸、碱（三酸、两碱）化肥（氮肥、磷肥、钾肥）化肥（氮肥、磷肥、钾肥）无机盐产品（电池原料、水处理剂等）无机盐产品（电池原料、水处理剂等）无机非金属材料（先进陶瓷、炭材料、无机非金属材料（先进陶瓷、炭材料、人造金刚石等

4、）人造金刚石等）3.33.3主要无机化工产品和用途主要无机化工产品和用途酸和碱酸和碱1、硫酸、硫酸(H2SO4)、硝酸硝酸(HNO3)、盐酸盐酸(HCl)；2、烧碱烧碱(氢氧化钠，氢氧化钠，NaOH)、纯碱纯碱(碳酸钠，碳酸钠，Na2CO3)；3、无机盐无机盐(由金属离子或铵离子与酸根离子组由金属离子或铵离子与酸根离子组 成的物质）成的物质）化 肥1、氮肥（尿素、硝酸铵、氯化铵、硫、氮肥（尿素、硝酸铵、氯化铵、硫 酸铵等）；酸铵等）；2、磷肥、钾肥和复合肥（偏磷酸钾、磷肥、钾肥和复合肥（偏磷酸钾、磷酸铵等磷酸铵等）无机盐产品无机盐产品1、电池工业原料、电池工业原料锌锌-锰锰电电池池-用用氯氯化

5、化锌锌和和氯氯化化铵铵作作电电解解质质，氯化汞作缓蚀剂；氯化汞作缓蚀剂；锂锂离离子子二二次次电电池池-用用钴钴酸酸锂锂、锰锰酸酸锂锂作作正正极材料；六氟磷酸锂、高氯酸锂作电解质。极材料；六氟磷酸锂、高氯酸锂作电解质。二次锂离子电池二次锂离子电池R6-普通锌普通锌-锰电池（锰电池（5号）号）R20-普通锌普通锌-锰电池（锰电池（1号）号）LR6-碱性锌碱性锌-锰电池（锰电池（5号）号）无汞无汞-不含不含HgCl2缓蚀剂缓蚀剂Li-MnO2-锂（一次）电池锂（一次）电池Ni-Cd-镍镍-镉（二次）电池镉（二次）电池Ni-MH-镍镍-氢（二次）电池氢（二次）电池Li-ion-锂离子（二次）电池锂离子

6、（二次）电池2.2.水处理剂水处理剂杀菌剂杀菌剂（抑制水中菌藻和微生物的滋长）（抑制水中菌藻和微生物的滋长）-次氯酸钠、漂白粉等；次氯酸钠、漂白粉等；絮凝剂絮凝剂（加快水中悬浮物和污泥的沉降）（加快水中悬浮物和污泥的沉降）-硫酸铝、聚氯化铝、氯化铁等硫酸铝、聚氯化铝、氯化铁等。无机非金属材料无机非金属材料1、先进陶瓷（精细陶瓷或特种陶瓷）、先进陶瓷（精细陶瓷或特种陶瓷）结结构构陶陶瓷瓷-利利用用其其热热、机机械械、化化学学功功能能，具具有有耐耐热热、耐耐磨磨损损、高高强强度度、高高硬硬度度、耐冲击、隔热性能的一大类陶瓷材料。耐冲击、隔热性能的一大类陶瓷材料。功功能能陶陶瓷瓷-利利用用其其电电、

7、磁磁、声声、光光、催催化化、生生物物化化学学等等功功能能，主主要要是是作作为为绝绝缘缘材材料料、压压电电材材料料、磁磁性性材材料料、电电子子材材料料、生物医用材料、抗菌陶瓷材料等。生物医用材料、抗菌陶瓷材料等。2 2、新型炭材料、新型炭材料 碳碳纤纤维维-碳碳纤纤维维及及其其复复合合材材料料具具有有高高比比强强度度、高高比比模模量量、耐耐高高温温、耐耐腐腐蚀蚀、耐耐疲疲劳劳、抗抗蠕蠕变变、导导电电、导导热热、热热膨膨胀胀系系数数小小等等一一系系列列优优异异性性能能。它它们们既既作作为为结结构构材材料料承承载载负负荷，又作为功能材料发挥作用。荷，又作为功能材料发挥作用。石墨的理想层面结构石墨的理

8、想层面结构热处理过程中炭前躯体的结构变化热处理过程中炭前躯体的结构变化圆圆形形碳碳纤纤维维碳纤维增强机翼螺旋状炭纤维螺旋状炭纤维 人造金刚石人造金刚石-通常以纯石墨通常以纯石墨为原料，铁、铬等为催化剂，在高为原料，铁、铬等为催化剂，在高温高压下合成人造金刚石。近年出温高压下合成人造金刚石。近年出现新的低压合成方法：热丝化学气现新的低压合成方法：热丝化学气相沉积法（相沉积法（CVD法）、等离子体气法）、等离子体气相沉积法等。用于磨料、切削工具、相沉积法等。用于磨料、切削工具、电子器件涂膜等电子器件涂膜等。C60家族 碳纳米管碳纳米管-由碳原子组成的由碳原子组成的管状大分子，单壁纳米管的直径在管状

9、大分子，单壁纳米管的直径在0.4至至1.8纳米。其抗张强度是高强合纳米。其抗张强度是高强合金钢的金钢的20倍；具有优异的场致发射倍；具有优异的场致发射功能。可用于纳米电路、更薄更省功能。可用于纳米电路、更薄更省电的平面显示器、扫描电镜的探针、电的平面显示器、扫描电镜的探针、氢气储存等用途。氢气储存等用途。碳碳纳纳米米管管 用导用导电大分电大分子碳制子碳制作的超作的超细导线细导线3.43.4典型产品生产工艺典型产品生产工艺接触法生产硫酸工艺接触法生产硫酸工艺（1）二氧化硫的制备）二氧化硫的制备（2）含二氧化硫原料气的净化）含二氧化硫原料气的净化（3）二氧化硫氧化为三氧化硫）二氧化硫氧化为三氧化硫

10、（4）三氧化硫的吸收）三氧化硫的吸收接触法生产硫酸工艺接触法生产硫酸工艺硫铁矿硫铁矿 二氧化硫制备二氧化硫制备 原料气的净化原料气的净化 三氧化硫制备三氧化硫制备 二氧化硫吸收二氧化硫吸收SO2+0.5O2 SO3+QSO3+H2O H2SO4+Q 4FeS+7O2 2Fe2O3+4SO2+Q稀硫酸洗涤稀硫酸洗涤,除去氧化砷等除去氧化砷等合成氨生产工艺合成氨生产工艺1、原料气的制备、原料气的制备 造造气气过过程程以以水水蒸蒸气气作作为为气气化化剂剂，将将原原料料煤或焦炭气化，得到的混合气叫水煤气；煤或焦炭气化，得到的混合气叫水煤气；2、脱硫、脱硫 脱脱除除对对合合成成氨氨催催化化剂剂有有害害的

11、的硫硫化化氢氢、二二硫化碳、硫醇、硫醚、噻吩等。硫化碳、硫醇、硫醚、噻吩等。3、CO变换变换 通通过过变变换换工工序序使使得得原原料料气气中中的的一一氧氧化化碳碳与水蒸气作用变为氢和二氧化碳；与水蒸气作用变为氢和二氧化碳；4、脱、脱CO2 采采用用物物理理吸吸收收和和化化学学吸吸收收方方法法，脱脱除除原原料气中的二氧化碳；料气中的二氧化碳；5、氨的合成氨的合成 在在高高温温（400 oC）、高高压压（30MPa）和和催催化剂（化剂（Fe等）作用下，进行合成反应。等）作用下，进行合成反应。合成氨生产工艺合成氨生产工艺煤、焦炭煤、焦炭水蒸气水蒸气 造造 气气脱脱 硫硫 CO变换变换 脱脱CO2 C

12、O+H2O CO2+H2 N2+H2 NH3 C+H2O CO+H2 合合 成成无机化工的发展无机化工的发展举例：举例：（1）非晶硅太阳能电池材料）非晶硅太阳能电池材料（2）锂离子电池材料）锂离子电池材料（3）高纯纳米碳酸钙）高纯纳米碳酸钙简答题简答题1、无机化工包括哪些类产品？、无机化工包括哪些类产品？2、无机非金属材料中的硅酸盐材料包括哪几种？、无机非金属材料中的硅酸盐材料包括哪几种？3、烧碱是用什么方法生产的？、烧碱是用什么方法生产的？4、三酸两碱都包括那些酸和碱？、三酸两碱都包括那些酸和碱？5、最重要的氮肥是什么？其氮含量大约是多少？、最重要的氮肥是什么？其氮含量大约是多少？论述题论述题1、简简述述硫硫酸酸生生产产的的主主要要步步骤骤和和每每个个步步骤骤的的目目的的，写写出出主主要要反反应应方方程式。程式。2、简简述述合合成成氨氨生生产产的的主主要要步步骤骤和和每每个个步步骤骤的的目目的的，写写出出主主要要反反应应方程式。方程式。